1. مقدمه ای برای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی

1.1 تصفیه فاضلاب بیولوژیکی چیست؟

تصفیه فاضلاب بیولوژیکی فناوری است که قدرت آن را مهار می کند ریزگردها باکتری ها - برای مصرف و تجزیه آلاینده های آلی ، مواد مغذی (مانند نیتروژن و فسفر) و سایر آلاینده های موجود در فاضلاب. در اصل ، این یک نسخه کنترل شده و شتاب از فرآیند خودسازی خود طبیعت است.

هدف اساسی تبدیل مواد مضر ، محلول و کلوئیدی (که به BایD و همD کمک می کند) به محصولات جانبی بی ضرر مانند دی اکسید کربن ، آب و زیست توده میکروبی جدید (لجن) تبدیل می شود. این روش بسیار حیاتی است زیرا مؤثرترین و غالباً مقرون به صرفه ترین روش برای از بین بردن بخش عمده بار آلی قبل از بازگشت آب به محیط است.

---

1.2 اهمیت تصفیه بیولوژیکی در مدیریت فاضلاب

تخلیه کنترل نشده فاضلاب خطرات شدیدی را برای سلامت عمومی و اکوسیستم های آبی ایجاد می کند. غلظت بالای مواد آلی کاهش می یابد اکسیژن حل شده در دریافت آبها ، منجر به مرگ ماهی و سایر زندگی آبزیان می شود. علاوه بر این ، مواد مغذی اضافی می توانند باعث عظیم شوند شکوفه های جلبک (eutrophication) ، و عوامل بیماری زا می توانند بیماری را گسترش دهند.

تصفیه بیولوژیکی به دلایل مختلفی از مدیریت فاضلاب مدرن است:

• حذف آلاینده مؤثر: به طور موثری حذف می شود تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (بدنه) ، که اندازه گیری ماده آلی تخریب پذیر است.

• کنترل مغذی: می توان آن را به طور خاص برای حذف طراحی کرد نیتروژن (برای جلوگیری از کاهش اکسیژن و سمیت) و فسفر (برای کنترل اتروفیک).

• مقرون به صرفه بودن: این امر به طور کلی کمتر انرژی و ارزان تر از گزینه های درمانی صرفاً شیمیایی یا فیزیکی برای کاربردهای در مقیاس بزرگ است.

1.2.1 درمان بیولوژیکی به عنوان مرحله ثانویه

تصفیه فاضلاب به طور معمول در دنباله ای از مراحل حاصل می شود:

1. درمان اولیه: یک فرآیند فیزیکی که در آن از گرانش در مخازن بزرگ استفاده می شود تا سنگین ترین مواد جامد (TSS) را حل کند و از گریس و مواد شناور استفاده کند.

2. درمان ثانویه: این است مرحله درمان بیولوژیکی بشر آب جاری از شفاف کننده های اولیه هنوز حاوی مقادیر بالایی از مواد آلی حل شده و ریز کلوئیدی است. میکروارگانیسم ها برای مصرف این بار معرفی می شوند.

3. درمان سوم/پیشرفته: مرحله نهایی پولیش که ممکن است شامل فیلتراسیون ، ضد عفونی و حذف پیشرفته آلاینده ها یا مواد مغذی خاص قبل از تخلیه یا استفاده مجدد از آب باشد.

---

1.3 بررسی اجمالی فرآیندهای بیولوژیکی

فرآیندهای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی به طور گسترده ای بر اساس نیازهای اکسیژن میکروارگانیسم های درگیر طبقه بندی می شوند:

• فرآیندهای هوازی: این سیستم ها نیاز دارند اکسیژن حل شده (انجام دادن) به عملکرد میکروارگانیسم ها از اکسیژن برای متابولیزه کردن آلاینده های آلی به دی اکسید کربن ، آب و سلول های جدید استفاده می کنند. این متداول ترین روش برای حذف BایD است. نمونه ها شامل لجن فعال شده وت فیلترهای فریبنده .

• فرآیندهای بی هوازی: این سیستم ها در عدم وجود اکسیژن بشر میکروارگانیسم ها ماده ارگانیک را به هم می ریزند تعالی (در درجه اول متان و ${\text{هم}}_2$ ) و حجم کمتری از لجن. اینها اغلب برای فاضلاب صنعتی با استحکام بالا یا برای تصفیه لجن حاصل از فرآیندهای هوازی استفاده می شود. یک مثال پتو لجن بی هوازی بالا ( $\text{UبوهاSB}$ ) .

• فرآیندهای غیر سمی: این فرایندها هستند بدون اکسیژن ، اما میکروارگانیسم ها از اکسیژن محدود شیمیایی استفاده می کنند (به طور خاص از نیترات یا نیتریت یونها) به جای مولکولی ${\text{ای}}_2$ بشر این گام مهم برای نابرابری (از بین بردن نیتروژن) در بسیاری از کارخانه های درمانی پیشرفته.

5. اصول تصفیه فاضلاب بیولوژیکی

اثربخشی تصفیه فاضلاب بیولوژیکی کاملاً به درک و کنترل دنیای میکروسکوپی در راکتور بستگی دارد. در این بخش بازیگران اصلی بیولوژیکی و فرآیندهای اساسی بیوشیمیایی که آنها رانندگی می کنند.

2.1 نقش میکروارگانیسم ها

یک سیستم درمانی بیولوژیکی سالم ، که اغلب به آن گفته می شود مشروب مخلوط یا زیست توده ، یک اکوسیستم متنوع است. هدف جمعی این جامعه میکروبی مصرف آلاینده های آلی ("غذا") برای رشد ، تولید مثل و تولید انرژی است.

2.1.1 باکتری

باکتریها کارگاههای فرآیند درمانی هستند. آنها مسئول اکثریت قریب به اتفاق هستند $\text{بدنه}$ حذف وت حذف مغذی بشر آنها flocs (خوشه های کوچک) را تشکیل می دهند که برای حل و فصل در شفاف ها بسیار مهم هستند. گروه های کلیدی شامل باکتریهای هتروتروفیک (مصرف ترکیبات کربن) و باکتریهای اتوتروفیک (عملکرد نیتریفیکاسیون).

2.1.2 قارچ

قارچ ها به طور کلی کمتر مسلط هستند اما در شرایط خاص ، به ویژه در سیستم های درمانی اهمیت پیدا می کنند کم $\text{پسخنرانی}$ یا high-strength industrial wastes. While they contribute to organic degradation, excessive fungal growth can cause انبوه (حل و فصل ضعیف لجن) به دلیل ساختار رشته ای آنها.

2.1.3 تک یاخته

تک یاخته ها و سایر موجودات بالاتر (مانند روتیفرها) تخریب کننده اصلی نیستند اما نقش مهمی در این امر دارند صیقل پساب آنها باکتری های پراکنده و ذرات ریز مصرف می کنند ، به عنوان "پاک کننده" عمل می کنند که به پساب نهایی واضح تر کمک می کند. حضور و تنوع آنها نیز شاخص های کلیدی در سلامتی و ثبات از سیستم بیولوژیکی

---

2.2 واکنشهای بیوشیمیایی

حذف آلاینده ها از طریق دنباله ای از واکنشهای بیوشیمیایی پیچیده ، طبقه بندی شده توسط گیرنده الکترون مورد استفاده توسط میکروارگانیسم ها اتفاق می افتد.

2.2.1 فرآیند هوازی

این واکنش ها در حضور اکسیژن محلول ( $\text{انجام دادن}$ ) بشر باکتری ها استفاده می کنند $\text{انجام دادن}$ به عنوان گیرنده نهایی الکترون برای تبدیل ماده آلی به محصولات پایدار و بی ضرر.

ماده آلی O2 → باکتری های جفO2 H2 O سلولهای جدید

نیترات ، یک فرآیند هوازی دو مرحله ای ، برای برداشتن نیتروژن مهم است:

1. نیتراتیت: آمونیاک ( ${\text{حرفH}}_4^{}$ ) به نیتریت تبدیل می شود ( ${\text{هیچ}}_2^{-}$ ).

2. نیتراتاسیون: نیتریت ( ${\text{هیچ}}_2^{-}$ ) به نیترات تبدیل می شود ( ${\text{هیچ}}_3^{-}$ ).

2.2.2 فرآیندهای بی هوازی

این واکنش ها در غیاب کامل اتفاق می افتد ${\text{O}}_2$ بشر این فرآیند شامل چندین مرحله برای تبدیل ماده ارگانیک پیچیده به تعالی (در درجه اول متان ( ${\text{چاک}}_4$ ) وت ${\text{هم}}_2$ ) ، که می تواند به عنوان منبع انرژی استفاده شود. مراحل اصلی هیدرولیز ، اسیدوژنز ، استوژنز و در نهایت ، متنوژنز .

ماده آلی → باکتری های چاک4 CO2 سلولهای جدید گرما

2.2.3 فرآیند اکسیژن

این واکنش ها وقتی اتفاق می افتد $\text{انجام دادن}$ غایب است ، اما نیترات ( ${\text{هیچ}}_3^{-}$ ) موجود است باکتری های خاصی از اکسیژن شیمیایی در مولکول نیترات استفاده می کنند و نیترات را به بی ضرر کاهش می دهند گاز نیتروژن ( ${\text{حرف}}_2$ ) که در جو آزاد می شود. این روند نامیده می شود نابرابری وت is essential for preventing nitrogen pollution.

ماده آلی نیترات → باکتری گاز نیتروژن (حرف2) CO2 H2 O

---

2.3 عوامل مؤثر بر درمان بیولوژیکی

کارایی جامعه میکروبی نسبت به شرایط موجود در راکتور بسیار حساس است. کنترل عملیاتی بر حفظ این عوامل در محدوده بهینه متمرکز است.

2.3.1 دما

فعالیت میکروبی با درجه حرارت تا یک نقطه بهینه افزایش می یابد (به طور معمول $20-35^{\circ }\text{C}$ برای گیاهان شهرداری). دمای پایین تر میزان واکنش را کاهش می دهد ، در حالی که دمای بیش از حد بالا می تواند آنزیم ها را نادیده بگیرد و میکروب ها را از بین ببرد.

2.3.2 $\text{پH}$

بیشتر میکروارگانیسم ها در یک بی طرف رشد می کنند $\text{پH}$ دامنه (به طور معمول $6.5-7.5$ ). شدید $\text{پH}$ (اسیدی یا اساسی) می تواند رشد باکتریها را مهار کند و فرآیندهای مهم مانند نیتریفیکاسیون را متوقف کند.

2.3.3 در دسترس بودن مواد مغذی

میکروارگانیسم ها برای رشد نیاز به یک رژیم متعادل دارند. کلید مغذی - نیتروژن (حرف) وت فسفر (P) -must be available, often in the ratio of $\text{بدنه}:\text{حرف}:\text{P}$ در مورد $100:5:1$ بشر کمبود می تواند رشد زیست توده مورد نیاز برای درمان زباله ها را به شدت محدود کند.

2.3.4 اکسیژن حل شده ( $\text{انجام دادن}$ )

$\text{انجام دادن}$ سطح برای فرآیندهای هوازی (به طور معمول در $1-3\text{mg/l}$ ) ، زیرا اکسیژن کافی روند تخریب را کند می کند. برعکس ، $\text{انجام دادن}$ باید کاملاً کنترل شود یا در آن غایب باشد بی هوازی وت بی انسوی مناطق برای این فرآیندهای مربوطه اتفاق می افتد.

در اینجا پیش نویس مطالب برای قسمت سوم از مقاله شما ، با تمرکز بر روی انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی .

---

3. انواع فرآیندهای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی

سیستم های درمانی بیولوژیکی اساساً با نحوه پایداری جامعه میکروبی و تأمین اکسیژن طبقه بندی می شوند. این فرآیندها را می توان در سیستم های هوازی (نیاز به اکسیژن) ، بی هوازی (فاقد اکسیژن) و سیستم های ترکیبی قرار داد.

3.1 فرآیند درمانی هوازی

فرآیندهای هوازی متداول ترین نوع درمان ثانویه است ، با تکیه بر تأمین مداوم اکسیژن برای حفظ متابولیسم میکروبی. آنها در از بین بردن مواد آلی (بدنه) بسیار مؤثر هستند.

3.1.1 فرآیند لجن فعال شده

این گسترده ترین سیستم هوازی در سطح جهان است. این شامل معرفی فاضلاب به یک مخزن هوادهی حاوی تعلیق میکروارگانیسم ها است ( لجن فعال شده ). میکروب ها آلاینده ها را مصرف می کنند ، توده های میکروبی متراکم و قابل تسویه حساب (جLOC) را تشکیل می دهند و سپس در یک شفاف کننده ثانویه از آب تصفیه شده جدا می شوند. بخشی از این لجن برای حفظ غلظت بالای زیست توده فعال به مخزن هوادهی بازیافت می شود.

3.1.2 فیلترهای فریبنده

فیلترهای ترفند (یا فیلترهای بیولوژیکی) سیستم های فیلم ثابت هستند که در آن فاضلاب بر روی یک بستر رسانه توزیع می شود (به عنوان مثال ، سنگ ، پلاستیک). بوها بیوفیلم (لایه ای از میکروارگانیسم ها) روی سطح رسانه رشد می کند. با پایین آمدن فاضلاب ، میکروب های موجود در بیوفیلم ماده آلی را جذب و تخریب می کنند. گردش خون طبیعی اکسیژن لازم را فراهم می کند.

3.1.3 در حال چرخش کنتاکتورهای بیولوژیکی (RBCS)

RBC ها یکی دیگر از سیستم های فیلم ثابت است که از دیسک های بزرگ ، نزدیک فاصله و در حال چرخش که بر روی یک شافت افقی نصب شده اند ، تشکیل شده است. دیسک ها تا حدی در فاضلاب غوطه ور هستند. با چرخش دیسک ها ، آنها به طور متناوب فیلمی از فاضلاب را انتخاب می کنند و سپس بیوفیلم را در معرض جو برای انتقال اکسیژن قرار می دهند.

3.1.4 تالاب هوادهی

این حوضه های بزرگ و کم عمق است که از هواگردها سطحی یا سیستم های هوای پراکنده استفاده می کنند تا اکسیژن را به جمعیت میکروبی در فاضلاب تأمین کنند. آنها به یک منطقه بزرگ زمین احتیاج دارند اما برای مناطقی که دارای تراکم جمعیت پایین تر هستند ، ساده تر و ایده آل هستند.

3.1.5 بیوراکتورهای غشایی (مگسBRS)

مگسBR ها یک فرآیند لجن فعال معمولی را با a ترکیب می کنند تصفیه غشایی واحد (میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون). غشاها مواد جامد را از هم جدا می کنند و نیاز به یک شفاف کننده ثانویه را از بین می برند. این امکان غلظت بسیار بالاتری از زیست توده را فراهم می کند (زیاد $\text{SRT}$ ) و پساب فوق العاده با کیفیت بالا و آماده برای استفاده مجدد تولید می کند.

---

3.2 فرآیند درمانی بی هوازی

فرآیندهای بی هوازی بدون اکسیژن کار می کنند و به ویژه برای تصفیه فاضلاب با استحکام بالا یا برای تثبیت لجن مناسب هستند ، زیرا آنها یک منبع انرژی ارزشمند تولید می کنند.

3.2.1 هضم بی هوازی

این در درجه اول برای تثبیت استفاده می شود لجن (بیوسولیدها) تولید شده توسط درمان هوازی. لجن در مخازن مهر و موم شده و گرم شده قرار می گیرد که باکتری های بی هوازی بخش قابل توجهی از مواد جامد آلی را به بیوگاز تبدیل می کنند ( ${\text{چاک}}_4$ ). این باعث کاهش حجم لجن و بو می شود.

3.2.2 پتو لجن بی هوازی جریان ( $\text{UبوهاSB}$ ) راکتورها

در $\text{UبوهاSB}$ یک سیستم بی هوازی با سرعت بالا است که فاضلاب از طریق "پتو" متراکم از گرانولهای میکروبی (لجن) به سمت بالا جریان می یابد. با تخریب ماده آلی ، بیوگاز تولید شده باعث گردش گرانولها می شود و ارتباط عالی بین زیست توده و فاضلاب ایجاد می کند.

3.2.3 فیلترهای بی هوازی

درse fixed-film reactors are packed with media. Wastewater flows through the packed bed, and the anaerobic microbes grow attached to the media, creating a highly efficient system for treating soluble organic waste.

---

3.3 فرآیند درمانی ترکیبی

سیستم های ترکیبی ویژگی های انواع راکتور معمولی یا مختلف را برای تقویت کارآیی ، به ویژه برای حذف مواد مغذی و محدودیت های فضا ترکیب می کنند.

3.3.1 راکتورهای دسته ای توالی ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ از نظر تمام مراحل درمانی (پر ، واکنش ، حل و فصل ، قرعه کشی) بی نظیر هستند. مخزن بشر آنها با کنترل مدت زمان فازهای هوازی ، اکسیژن و بی هوازی در چرخه ، بسیار انعطاف پذیر و آسان برای حذف دقیق مواد مغذی هستند.

3.3.2 لجن فعال فیلم ثابت یکپارچه ( $\text{IجAS}$ ) سیستم

$\text{IجAS}$ سیستم ها ترکیبی از لجن فعال (رشد معلق) و فناوری فیلم ثابت هستند. حامل های بیوفیلم (محیط پلاستیکی) به طور مستقیم به حوضه هوادهی لجن فعال شده اضافه می شوند. این امر باعث می شود غلظت زیست توده بالایی باشد ، و در عین حال انعطاف پذیری سیستم لجن معلق ، یک محیط پایدار برای باکتری های آهسته رشد (مانند نیترفریرها) فراهم می کند.

4. ملاحظات طراحی برای سیستم های درمانی بیولوژیکی

طراحی یک تصفیه بیولوژیکی مؤثر و پایدار نیاز به درک عمیق از ویژگی های فاضلاب و کالیبراسیون دقیق پارامترهای راکتور دارد. هدف ایجاد محیط بهینه برای میکروارگانیسم ها برای شکوفایی و از بین بردن کارآمد آلاینده ها است.

4.1 ویژگی های فاضلاب

در success of a biological system starts with accurately characterizing the influent (incoming) wastewater.

4.1.1 $\text{بدنه}$ (تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی)

$\text{بدنه}$ میزان اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم ها برای تجزیه مواد آلی موجود در آب در مدت زمان خاص است (معمولاً پنج روز ، ${\text{بدنه}}_5$ ). این است پارامتر طراحی اصلی برای اندازه گیری راکتور بیولوژیکی استفاده می شود ، زیرا میزان بار آلی را که جمعیت میکروبی باید مصرف کند ، نشان می دهد.

4.1.2 $\text{کادو}$ (تقاضای اکسیژن شیمیایی)

$\text{کادو}$ میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون شیمیایی است همه یاganic and inorganic matter. It measures both biodegradable and non-biodegradable components. The $\text{بدنه}/\text{کادو}$ نسبت مهم است: نسبت بالا (به عنوان مثال ،> 0.5) نشان می دهد که زباله ها بسیار است تخریب پذیر وت well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (کل مواد جامد معلق)

$\text{TSS}$ نمایانگر مواد جامد است که در حالت تعلیق نگهداری می شوند. عالی $\text{TSS}$ می تواند نیاز به درمان اولیه گسترده تر داشته باشد و بر مدیریت لجن بیولوژیکی (بیوسولیدها) تأثیر بگذارد. حل و فصل خوب $\text{TSS}$ برای تولید پساب تمیز بسیار مهم است.

4.1.4 مواد مغذی (نیتروژن و فسفر)

در concentration of نیتروژن ( $\text{حرف}$ ) وت فسفر ( $\text{P}$ ) به دو دلیل بسیار مهم است:

1. سلامت میکروبی: مناسب $\text{حرف}$ وت $\text{P}$ برای رشد زیست توده لازم است ( $100:\text{بدنه}:5:\text{حرف}:1:\text{P}$ نسبت)

2. کیفیت پساب: اگر این مواد مغذی در مقادیر زیادی وجود داشته باشد ، سیستم باید به طور خاص برای آن طراحی شود حذف مغذی (نیتریفیکاسیون/دنیتراسیون و افزایش فسفر بیولوژیکی ، $\text{EBPR}$ ) برای جلوگیری از اتروسفیت در دریافت آب.

---

4.2 معیارهای انتخاب فرآیند

انتخاب فرآیند بیولوژیکی مناسب به چندین عامل بستگی دارد:

• قدرت فاضلاب: با مقاومت بالا (زیاد $\text{کادو}/\text{بدنه}$ ) زباله های صنعتی اغلب به نفع خود هستند بی هوازی processes برای تولید بیوگاز و پس از آن پولیش. زباله های شهرداری با قدرت کم به متوسط ​​استفاده می کنند لجن فعال هوازی .

• الزامات پساب: محدودیت های سخت تخلیه (به ویژه برای مواد مغذی) سیستم های پیچیده ای مانند $\text{مگس}$ یا multi-stage processes ( $\text{SBRS}$ ، لجن فعال چند مرحله ای).

• در دسترس بودن زمین: مکانهای محدود شده با فضا اغلب به فن آوری های پر سرعت و جمع و جور مانند نیاز دارند $\text{مگس}$ یا $\text{IجAS}$ ، در حالی که تالاب ها در جایی که زمین ارزان و فراوان است مناسب است.

• هزینه های عملیاتی: فرآیندهای هوازی برای هوادهی نیاز به انرژی بالایی دارند ، در حالی که فرآیندهای بی هوازی انرژی (بیوگاز) تولید می کنند و بر هزینه های بلند مدت تأثیر می گذارد.

---

4.3 پارامترهای طراحی راکتور

درse parameters are the operational levers used to control the microbial ecosystem within the reactor.

4.3.1 زمان احتباس هیدرولیک ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ میانگین زمان یک واحد آب در داخل راکتور باقی می ماند.

طولانی تر $\text{HRT}$ زمان تماس بیشتر بین میکروارگانیسم ها و آلاینده ها را فراهم می کند ، اما به اندازه مخزن بزرگتر نیاز دارد.

4.3.2 زمان نگهداری جامد ( $\text{SRT}$ )

$\text{SRT}$ (همچنین نامیده می شود $\text{mcrt}$ یا Sludge Retention Time) is the average time the ریزگردها (solids) در سیستم فعال باشید.

$\text{SRT}$ است مهمترین پارامتر کنترل برای فعالیت بیولوژیکی. طولانی $\text{SRT}$ (به عنوان مثال ، $10-30$ روزها) برای پرورش ارگانیسم های با رشد آهسته مانند لازم است نیترفاینده برای برداشتن نیتروژن.

4.3.3 غذا به میکروارگانیسم ( $\text{ج}/\text{مگس}$ ) نسبت

در $\text{ج}/\text{مگس}$ نسبت بار ارگانیک روزانه است (غذا ، اندازه گیری می شود $\text{بدنه}$ یا $\text{کادو}$ ) به ازای هر واحد جرم میکروارگانیسم ها ( $\text{مگس}$ ، به عنوان مواد جامد معلق در معلق مشروبات الکلی یا مشروبات الکلی اندازه گیری می شود $\text{مگسLVSS}$ ) در راکتور.

• A عالی $\text{ج}/\text{مگس}$ (به عنوان مثال ، > 0.5 $\text{کلوت}\text{بدنه}/\text{کلوت}\text{مگسLVSS}\cdot \text{د}$ ) به این معنی که میکروب ها "گرسنه" هستند و آب را به سرعت درمان می کنند ، اما لجن ضعیف حل می شود.

• A کم $\text{ج}/\text{مگس}$ (به عنوان مثال ، < 0.1 $\text{کلوت}\text{بدنه}/\text{کلوت}\text{مگسLVSS}\cdot \text{د}$ ) منجر به لجن قدیمی تر و خوش تیپ می شود ، اما به یک مخزن بزرگتر نیاز دارد و کندتر است.

---

4.4 مدیریت لجن

همه فرآیندهای بیولوژیکی تولید می کنند زیست توده اضافی (لجن) که باید از سیستم حذف شود. این لجن اغلب است $95-99\; ٪$ آب اما حاوی آلاینده های غلیظ است و آن را به یک چالش دفع تبدیل می کند. درمان لجن (ضخیم شدن ، آبگیری و اغلب بی هوازی digestion ) یک مؤلفه مهم و پر هزینه مدیریت فاضلاب کلی است ، با هدف تثبیت مواد و کاهش حجم آن قبل از دفع نهایی (به عنوان مثال ، کاربرد زمین یا دفن زباله).

5. کاربردهای تصفیه فاضلاب بیولوژیکی

درمان بیولوژیکی یک فناوری بسیار سازگار است که برای پردازش فاضلاب از منابع متنوع ، از مناطق بزرگ کلانشهر گرفته تا امکانات تخصصی صنعتی ضروری است.

5.1 تصفیه فاضلاب شهری

فاضلاب شهرداری ، که در درجه اول از خانه های مسکونی ، مشاغل تجاری و موسسات تهیه شده است ، کاربرد کلاسیک برای درمان بیولوژیکی است.

• خصوصیات: این به طور معمول حاوی یک بار آلی با مقاومت متوسط ​​است ( $\text{بدنه}$ وت $\text{کادو}$ ) ، سطح بالای مواد جامد معلق ( $\text{TSS}$ ) و مقادیر قابل توجهی از مواد مغذی (نیتروژن و فسفر).

• فرآیندهای مورد استفاده: در standard treatment train relies heavily on لجن فعال شده Processes (اغلب اصلاح می شود حذف مواد مغذی بیولوژیکی یا $\text{BNR}$ ) و گاهی اوقات سیستم های فیلم ثابت مانند فیلترهای فریبنده یا $\text{RBCS}$ بشر هدف اصلی رعایت استانداردهای دقیق تخلیه برای محافظت از آبراههای عمومی است.

---

5.2 تصفیه فاضلاب صنعتی

فاضلاب صنعتی نسبت به فاضلاب شهرداری از نظر ترکیب و غلظت بسیار متغیر است ، که اغلب چالش های منحصر به فردی را ارائه می دهد که نیاز به راه حل های بیولوژیکی سفارشی دارند.

5.2.1 صنایع غذایی و آشامیدنی

• خصوصیات: بارهای ارگانیک بالا (قندها ، چربی ها ، نشاسته ها) و اغلب درجه حرارت بالا.

• فرآیندهای مورد استفاده: سیستم های بی هوازی مانند $\text{UبوهاSB}$ راکتورها ابتدا برای رسیدگی به بالا استفاده می شوند $\text{کادو}$ وت generate valuable تعالی ( ${\text{چاک}}_4$ ) بشر این معمولاً توسط یک سیستم هوازی جمع و جور دنبال می شود ( $\text{مگسBR}$ یا $\text{لجن فعال شده}$ ) برای پرداخت نهایی.

5.2.2 صنعت خمیر و کاغذ

• خصوصیات: حجم بالا ، رنگ و ترکیبات لیگنین قابل تجزیه به آرامی.

• فرآیندهای مورد استفاده: سیستم های در مقیاس بزرگ مانند تالاب های هوادهی یا high-rate activated sludge are common due to the massive flow rates. Specialized fungal or bacterial strains may be needed for color and persistent compound removal.

5.2.3 صنعت شیمیایی

• خصوصیات: حاوی آلاینده های خاص سمی یا غیر متعارف (ارگانیک recalcitrant ، فلزات سنگین) است که می تواند فعالیت میکروبی استاندارد را مهار کند.

• فرآیندهای مورد استفاده: درمان اغلب به بیوراکتورهای تخصصی ، قوی یا چندین مرحله نیاز دارد ، گاهی اوقات شامل بیوگمام (اضافه کردن کشتهای میکروب مخصوص انتخاب شده) یا اتصال با روشهای پیشرفته مانند فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ( $\text{AOPS}$ ) قبل یا بعد از مرحله بیولوژیکی.

---

5.3 تصفیه فاضلاب کشاورزی

این شامل رواناب از مزارع و مهمترین آنها فاضلاب از عملیات تغذیه حیوانات متمرکز (( $\text{کافه}$ ) ، یا کود.

• خصوصیات: غلظت های بسیار زیاد از $\text{بدنه}$ با $\text{TSS}$ با pathogens, and especially nutrients.

• فرآیندهای مورد استفاده: درمان شامل تالاب های روکش شده و به دنبال آن هضم بی هوازی (برای کاهش حجم و تولید انرژی) و درمان هوازی متعاقب آن برای حذف مواد مغذی و پاتوژن قبل از استفاده از زمین یا تخلیه است.

---

5.4 تصفیه فاضلاب در محل

روشهای بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب در مناطقی بدون دسترسی به سیستم های متمرکز شهرداری ضروری است.

• مخازن سپتیک: در حالی که در درجه اول فیزیکی است ، لایه لجن در یک مخزن سپتیک تحت هضم بی هوازی آهسته قرار می گیرد.

• گیاهان در مقیاس کوچک: سیستم هایی مانند جمع و جور $\text{SBRS}$ یا package $\text{مگسBRs}$ برای مدارس ، بیمارستان ها ، پیشرفت های مسکن یا سایت های صنعتی از راه دور استفاده می شود و پساب با کیفیت بالا را در یک ردپای کوچک ارائه می دهد.

در اینجا پیش نویس مطالب برای قسمت ششم از مقاله شما ، با تمرکز بر روی مزایا و مضرات درمان بیولوژیکی .

---

6. مزایا و مضرات درمان بیولوژیکی

در حالی که فرآیندهای بیولوژیکی ستون فقرات مدیریت فاضلاب مدرن را تشکیل می دهند ، آنها در معرض محدودیت های خاصی هستند که باید از طریق طراحی و عملکرد دقیق مدیریت شوند.

6.1 مزایا

درمان بیولوژیکی مزایای قانع کننده ای را نسبت به گزینه های کاملاً فیزیکی یا شیمیایی ارائه می دهد.

6.1.1 حذف آلاینده مؤثر

سیستم های بیولوژیکی در حذف فوق العاده کارآمد هستند یاganic $\text{بدنه}$ وت $\text{کادو}$ از فاضلاب ، اغلب به دست می آید $90\; ٪$ نرخ حذف plus. علاوه بر این ، آنها عملی ترین و مقرون به صرفه ترین وسیله برای مقیاس بزرگ هستند حذف مواد مغذی بیولوژیکی ( $\text{BNR}$ ) ، برای محافظت از آبراههای حساس در برابر اتروفیت ناشی از نیتروژن اضافی و فسفر ضروری است.

6.1.2 مقرون به صرفه بودن

پس از ساخت ، هزینه های عملیاتی برای فرآیندهای بیولوژیکی به طور کلی پایین تر از هزینه های درمان شیمیایی است. در حالی که سیستم های هوازی به انرژی قابل توجهی برای هوادهی نیاز دارند ، این اغلب با هزینه زیاد و تأمین مداوم مورد نیاز برای فلوکولنتهای شیمیایی یا رسوبات مورد نیاز در روشهای غیر بیولوژیکی جبران می شود. سیستم های بی هوازی حتی می تواند باشد تولید کنندگان انرژی خالص از طریق تولید و استفاده از بیوگاز ( ${\text{چاک}}_4$ ).

6.1.3 سازگار با محیط زیست

درمان بیولوژیکی اساساً شامل فرآیندهای طبیعی ، تبدیل آلاینده ها به محصولات پایدار و غیر سمی است ( ${\text{هم}}_2$ با ${\text{H}}_2\text{O}$ با and biomass). The resulting Biosolids (لجن) غالباً می توان به عنوان اصلاحیه خاک مورد استفاده قرار گرفت و با اطمینان از آن استفاده کرد و یک رویکرد اقتصاد دایره ای برای مدیریت پسماند را ترویج کرد.

---

6.2 مضرات

در reliance on a living microbial community introduces certain operational vulnerabilities.

6.2.1 حساسیت به مواد سمی

میکروارگانیسم ها سلولهای زنده هستند و با ورودی های ناگهانی از آنها به راحتی مهار یا کشته می شوند مواد شیمیایی صنعتی سمی با heavy metals, high $\text{پH}$ (اسید یا پایه) ، یا غلظت نمک زیاد. "بار شوک" می تواند زیست توده سیستم را از بین ببرد و نیاز به روزها یا هفته ها برای بازیابی جمعیت و بازگرداندن کیفیت درمان دارد.

6.2.2 ناپایداری فرآیند

سیستم های بیولوژیکی می توانند از مشکلات ناپایداری مربوط به سلامت میکروبی مانند مانند لجن bulking یا کف .

• انبوه هنگامی که باکتری های رشته ای بیش از حد رشد می کنند ، جلوگیری می شود و از حل شدن صحیح لجن در شفاف سازی جلوگیری می شود و منجر به زیاد می شود $\text{TSS}$ در پساب نهایی.

• کف غالباً در اثر انواع خاصی از باکتری ها ایجاد می شود و می تواند منجر به مشکلات عملیاتی و خطرات ایمنی در سطح مخزن هوادهی شود.

6.2.3 تولید لجن

در fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of لجن management (آبگیری ، تثبیت و دفع). هزینه های دست زدن به لجن می تواند حساب کند $30\; ٪\text{به}50\; ٪$ از کل بودجه عملیاتی برای تصفیه خانه فاضلاب.

7. پیشرفت ها و نوآوری های اخیر

در field of biological wastewater treatment is continually evolving, driven by the need for greater efficiency, smaller footprints, and increased resource recovery. Recent innovations are transforming traditional systems.

7.1 فرآیند اکسیداسیون پیشرفته ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ کاملاً بیولوژیکی نیستند اما به طور فزاینده ای در آن استفاده می شوند پشت سر هم با سیستم های بیولوژیکی. آنها شامل تولید گونه های گذرا بسیار واکنشی ، مانند هیدروکسیل رادیکال ( $\cdot \text{اوه}$ ) با which rapidly oxidize and destroy organic contaminants that are non-biodegradable (recalcitrant or micropollutants).

• برنامه: $\text{AOPS}$ به عنوان یک استفاده می شود از قبل درمان برای تجزیه ترکیبات سمی ، در دسترس بودن آنها به میکروارگانیسم ها ، یا به عنوان پس از درمان (مرحله سوم) با از بین بردن اثری از داروهای دارویی و سموم دفع آفات ، پساب را صیقل می دهد.

7.2 bioaugmentation و زیست سنجی

درse techniques focus on actively managing the microbial population:

• بیوگمام: شامل علاوه بر این از فرهنگ های میکروبی خاص و غیر بومی انتخاب شده به یک راکتور. این به طور معمول برای معرفی ارگانیسم هایی که قادر به تخریب آلاینده های خاص و پیچیده صنعتی هستند که زیست توده بومی قادر به تحمل آن نیست ، انجام می شود.

• زیست سنجی: درگیر کردن بهینه سازی محیط راکتور (به عنوان مثال ، adding specific limiting nutrients like trace metals or vitamins) to enhance the growth and activity of the existing, native biomass to improve treatment efficiency.

7.3 فناوری لجن گرانول

این نوآوری جهشی اساسی در کارآیی سیستم و کاهش ردپای دارد ، که در درجه اول در آن مورد استفاده قرار می گیرد لجن دانه هوازی ( $\text{قوچ}$ ) سیستم ها

• اصل: زیست توده به جای تشکیل فلوک های لجن فعال سنتی ، به طور خودجوش به صورت خودجوش در متراکم ، جمع و جور ، کروی سازماندهی می شود گرانول بشر این گرانول ها به طور قابل توجهی سریعتر مستقر می شوند و دارای مناطق متمایز (بیرونی هوازی ، فضای داخلی بی هوازی/بی هوازی) هستند که امکان حذف همزمان کربن ، نیتروژن و فسفر را در یک راکتور واحد فراهم می کنند.

• مزیت: غلظت زیست توده بسیار بالاتر را فراهم می کند و نیاز به یک شفاف کننده جداگانه را از بین می برد و باعث کاهش ردپای گیاه تا حداکثر می شود $75\; ٪$ .

7.4 مهندسی ژنتیک میکروارگانیسم ها

گرچه هنوز هم در مرحله تحقیق و آزمایش آزمایشی ، مهندسی ژنتیک قول عظیمی دارد. دانشمندان در حال تحقیق در مورد راه های زیر هستند:

• تخریب را تقویت کنید: میکروبها را اصلاح کنید تا شکستگی آلاینده های آلی مداوم را تسریع کنید ( $\text{پاپ}$ ).

• بهبود کارآیی: ارگانیسم های مهندس برای انجام واکنشهای متعدد (به عنوان مثال ، نیتریفیکاسیون همزمان و دنیتراسیون) به طور مؤثر یا تحمل شرایط سمی که در غیر این صورت باعث مهار جمعیت طبیعی می شود. $